Можно ли использовать стеклопластиковую арматуру вместо стальной? Разбираемся в вопросе

Стальная арматура подорожала почти вдвое и у многих появился резонный вопрос: можно ли заменить её стеклопластиковым аналогом? Давайте рассмотрим основные характеристики обоих видов и узнаём точный ответ на этот вопрос.

Предмет рассмотрения и немного теории

Для ненапряженных конструкций используется арматура А240, А400, А500, А500С.

• А240 — это гладкая арматура, которая используется как вспомогательная. Гладкая арматура необходима в качестве хомутов для пространственных каркасов и привязки сеток из рабочей арматуры.
• А400, А500, А500С — это рабочая арматура, которая воспринимает растягивающие усилия от собственного веса конструкций и внешних нагрузок.

Если говорить про арматуру А500, то для её производства применяются сплавы с содержанием углерода выше 0,6%. Данный показатель говорит, что гибкость и свариваемость этой арматуры ограничены.

А500С содержит углерода в два раза меньше, а значит она более пластична, прекрасно гнётся и хорошо сваривается. По этой причине в малоэтажном строительстве преимущественно применяется арматура А500С. Приставка «С» означает, что арматура сварная. Профиль этой арматуры выполнен в серповидной форме для улучшения адгезии с бетоном; продольные рёбра при этом не пересекаются с боковыми. Ещё её называют арматурой периодического сечения.

В публикации использованы изображения из открытых источников

Композитная арматура представляет собой стержни из стеклянных, базальтовых, углеродных или синтетических волокон, пропитанных полимерным связующим. Образцы из углеродных или синтетических волокон можно не брать в расчёт из-за очень высокой стоимости — в частном строительстве её не применяют. Остановимся на самом доступном и распространённом варианте — стеклопластиковой арматуре.

Стеклопластиковая арматура подразделяется на несколько видов:

• арматура с периодическим (классическим) профилем;
• с песчаным покрытием;
• с периодическим профилем и песчаным покрытием.

Песчаное покрытие наносится для усиления адгезии с бетоном.

Для сравнения возьмём стеклопластиковую арматуру и стальную А500 с одинаковым сечением 12 мм.

Параметры сравнения

Сразу оговоримся: мы не будем рассматривать чисто маркетинговые параметры, такие как долговечность, коррозионная стойкость, экологичность, электропроводность, теплопроводность, огнестойкость и прочие косвенные характеристики. Рассмотрим основные, можно сказать, фундаментальные параметры — это прочность, жёсткость и относительное удлинение.

Все несущие конструкции рассчитывают по двум группам предельных состояний. Первая: расчёт конструкции на прочность и устойчивость. Вторая: на прогиб, деформацию и величину раскрытия трещин. Говоря проще, расчёт сводится к определению двух величин: 1 — сопротивление внешним нагрузкам или прочность; 2 — сопротивление деформации или упругость. То есть, монолитная конструкция считается надёжной при соответствии одновременно двум параметрам.

Прочность

Для арматуры А500 предел прочности на растяжение равен 500 МПа. У стеклопластиковой арматуры этот показатель составляет 1200 МПа. Судя по этим числам, стеклопластиковая арматура вдвое прочнее стальной. Об этом любят говорить производители композитов. Но в таком пределе прочности совершенно нет необходимости, потому что он будет работать в бетонной конструкции всего на 20–30%. Это можно сравнить с кузовом автомобиля — если увеличить толщину стали в три раза, с одного миллиметра до трёх, то будет ли в этом толк? Да, прочность кузова увеличится в три раза, но есть ли в этом смысл? В бетонной конструкции всё то же самое.

Жёсткость или упругость

А вот следующий показатель — жёсткость, прямо укажет на разницу двух материалов. Жёсткость — это способность материала сопротивляться изменению формы при сохранении объёма. Жёсткость металлоарматуры — 200000 МПа; у стеклопластика — 55000 МПа. Это означает, что металл практически в 4 раза жёстче, чем стеклопластик. А вот это настоящая проблема для композита, поскольку для арматуры основной показатель — это упругость или жёсткость. То есть, арматура должна быть более упругой, чем бетон. А при таких значениях жёсткость стеклопластиковой арматуры приближается к жёсткости самого бетона. Простыми словами — пластиковая арматура практически не добавляет жёсткости монолитной конструкции.